WO2017014035A1 - 自動車接近警告システム - Google Patents

Abstract

歩行者等の検知対象に自動車の接近を報知すると同時に、周辺環境への静粛性の確保を両立させた自動車接近警告システムを提供する。自車両の本体の異なる位置からそれぞれ車外に向けて放音するよう配置される複数のパラメトリックスピーカ（１３、１４、１５）を備えて、センサー装置により自車両の周囲に存在する検知対象を検出すると、距離検出部（５ｃ）は、センサー装置からの検出情報から前記自車両を基準とする前記検知対象の方向及びそれとの距離を検出する。そして、警報制御部（５ｄ）は、その方向に向けて放音するスピーカ（１３、１４、１５）の何れかを選択すると共に、その距離に応じて当該スピーカからの指向性の広狭を調整して、警報音を放音するよう制御する。

Description

自動車接近警告システム

　本発明は、自動車接近警告システムに関し、特にハイブリッド車や電気自動車、燃料電池車などの低騒音自動車に搭載されて、周囲の歩行者などに自車両の存在を報知する自動車接近警告システムに関する。

　ハイブリッド車や電気自動車、燃料電池車などの低騒音自動車は電気モータで駆動するため、石油による内燃機関だけで駆動される自動車と比べて走行音が小さい。そのため、周囲の歩行者にとっては自動車が接近していることに気づかず、不意な飛び出しなどによって事故を誘発する危険性が高まる。

　このような不具合を解決すべく、走行方向の前方に存在する歩行者を検知器により検知すると、検知器の検知出力でスピーカを作動して歩行者に自動車の接近を報知する電気自動車が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

　そして、自動車の前後左右にそれぞれスピーカを配置して、検知した歩行者の方向に応じて接近警告音を放音する接近警告音発生装置も知られている（例えば、特許文献２を参照）。

特開平７－２０９４２４号公報 特開２０１１－２０１３６８号公報

　しかしながら、低騒音自動車が歩行者等に自車両の接近を報知することは大いに有為なのであるが、一方で意図して音を発生させるということは、低騒音自動車の静粛性の利点を損なうという矛盾を孕んでいる。

　本発明は、上記点に鑑みて、歩行者等の検知対象に自動車の接近を報知すると同時に、周辺環境への静粛性の確保を両立させた自動車接近警告システムを提供するものである。

　本発明の自動車接近警告システムは、自車両の周囲に存在する検知対象を検出するセンサー装置と、前記自車両の本体の異なる位置からそれぞれ車外に向けて放音するよう配置される複数のパラメトリックスピーカと、前記センサー装置からの検出情報から前記自車両を基準とする前記検知対象の方向及びそれとの距離を検出する距離検出部と、前記検知対象が検出されたとき、検出された方向に位置する前記スピーカを選択すると共に、前記距離に応じて当該スピーカからの指向性の広狭を調整して、警報音を放音するよう制御する警報制御部と、を備えたことを特徴としている。

　このとき、前記警報制御部は、前記距離に応じて前記警報音の周波数や音量、また断続音の場合にはインターバルを変えて放音するよう制御することで、警報音の音色の変化で自動車の接近度を聴覚的に認識することができる。

　ここで、前記センサー装置を一対のカメラで成るステレオカメラから構成したときには、前記距離検出部は、両方の前記カメラの撮像画像から生成される視差画像から前記検知対象との距離を検出することができる。

　また、前記センサー装置をレーダセンサーで構成したときには、前記距離検出部は、前記レーダセンサーが前記検知対象への照射波に対する前記レーダセンサーへの反射波により前記距離を検出することができる。

　そして、前記センサー装置は前記検知対象の位置情報を通信により受信する通信装置であってもよい。この場合、前記距離検出部は、前記検知対象が発する位置情報から前記距離を検出することができる。

　本発明の自動車接近警告システムによれば、自動車の周囲の検知対象を検知したときには、放音する方向が当該検知対象に対応している指向性の鋭いパラメトリックスピーカから警報音を発生するため警報音が周囲に拡散されず、騒音となることを極力抑えることができる。

　しかも、指向性の範囲の角度を検知対象との間の距離に応じて指向性の広狭を調整可能としたことで、検知対象との距離が近づいたときには指向性の範囲を拡大して、確実に警報音が届くようにすることができる。

本発明の好適な実施形態による自動車接近警告システムの構成全体のブロック図を示す。 センサー装置であるカメラとスピーカの配置構成の一例を説明する平面図を示す。 本発明に係る自動車接近警告システムの動作を説明するフローチャートを示す。 左右のカメラがそれぞれ捉えた画像の模式図を示す。 視差画像における左右のカメラから検知対象までの距離の関係を模式図で示す。 他の実施形態での自動車接近警告システムの概念図を示す。

　以下、本発明の自動車接近警告システムの実施の形態を図面に基づき説明する。

　図１は、自動車接近警告システム１の構成全体を概念的にブロック図で示している。自動車接近警告システム１は、センサー装置２、警報音源格納部３、警報音発生部４、コントロールユニット５を備えている。

　センサー装置２は、自車両の周囲の状況を検知するもので、本例では図２に示すように、自動車１０の進行方向の前方の視界を検知するために、フロントウインドシールド１１に配置されている一対のフロントカメラ６、７から成るステレオカメラ９と、自動車１０の後方を検知するためにリアウインドシールド１２に配置されているリアカメラ８とを備えている。

　そして、フロントカメラ６、７は画角を広角化することで、自動車１０の左右前方に位置している歩行者、自転車や自動二輪などの検知対象を立体的に検出する。

　警報音源格納部３は、可聴音に対応した警報音源信号を格納している記憶部である。警報音源信号には種々の音源を用いることができるが、疑似エンジン音は、人が自動車の存在を容易に認識できる点では最適である。また、自動車１０の存在を言葉で直接伝達する音声合成又は録音による音声も有効である。

　警報音発生装置４は、図２に示すように、自動車１０の前部の左右及び後部中央の車体内に組込まれて、鋭い指向性で車外に警報音を発生するパラメトリックスピーカ１３、１４、１５を備えている。パラメトリックスピーカは、電気信号を超音波に変換して放射する超音波発振器を有しており、警報音源格納部３の警告音源信号に応じて振幅変調した超音波を超音波発振器から発生させる。これにより放射された超音波が空中を伝播する間に音波の非線形現象によって可聴音となる。通常のスピーカの指向性の角度は１５０度位であるが、このようなパラメトリックスピーカは、３０度乃至６０度の範囲の鋭い指向性を有している。

　そして、警報音発生装置４は、スピーカ１３、１４のそれぞれの指向性の範囲の角度を３０度位から６０度位までの間で広狭調節する指向性切替部１６、１７を備えている。指向性切替部１６、１７によって、スピーカ１３、１４の指向性の範囲の角度を調整するには種々の方法が知られており、例えば、複数の補助超音波発振器を設けて超音波が伝搬する範囲を広げる方法や、超音波指向性が広いパラメトリックスピーカと超音波指向性が狭いパラメトリックスピーカとを共用させる方法があり、或いは超音波が拡散するようパラメトリックスピーカの機械的な構造を変化させる方法もある。一方、本例においては、後方のスピーカ１５の指向性の範囲の角度は６０度に固定している。

　コントロールユニット５は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含むコンピュータで構成されており、カメラ制御部５ａ、画像処理部５ｂ、距離検出部５ｃ、警報制御部５ｄは、ＣＰＵがＲＯＭに格納されている制御プログラムを実行することで実現される。そして、コントロールユニット５は、自動車１０の走行系２１に電気的に接続されており、例えば、シフトポジションセンサ１６から信号が入力される。

　カメラ制御部５ａは、シフトポジションセンサ１６からの信号に基づきカメラ６、７、８の作動を制御する。すなわち、カメラ制御部５ａは、自動車１０が前進のシフトポジションにあるときはカメラ６、７を作動し、後退のシフトポジションにあるときはカメラ８を作動する。

　画像処理部５ｂは、各カメラ６、７、８から送られてくる画像にパターンマッチング処理を行うことで、画像の中から歩行者や自転車、自動二輪車等の検知対象の輪郭を検出してその存在を判別する。したがって、前記ＲＯＭには、これら検知対象の画像特徴が予め登録されているパターンデータファイル５ｅが設定されている。

　距離検出部５ｃは、カメラ６が撮像した左前方の画像とカメラ７が撮像した右前方の画像から同一の検知対象を検出して、視差画像を生成して検知対象までの距離を測定する。

　警報制御部５ｄは、検知対象が検出されると、検出された方向に向けて放音するよう配置されている何れかのスピーカ１３、１４、１５を選択して、そのスピーカに警報音源格納部３に格納されている警報音源信号を出力する。これにより、スピーカは、警報音源信号を振幅変調した超音波を発生することで、検知対象には鋭い指向性の警報音が到達する。このとき、警報制御部５ｄは、スピーカ１３、１４から警報音を発生さるときには、対応している指向性切替部１６、１７を制御して、距離検出部５ｃが測定した検知対象との距離に応じて指向性の広狭を調節する。

　また、警報制御部５ｄは、警報音源信号をスピーカ１３、１４、１５に出力するとき、距離検出部５ｃが測定した検知対象との距離に応じて、警報音の音質を変化させる。すなわち、周波数で音質を変えるには、検知対象との距離が遠くにあるときには低周波数とすることで低音の警報音とし、近くなるにつれて、周波数を上げて高音とすることによって、検知対象の接近を感じるようにする。この場合、検知対象との距離が遠くにあるときには高周波数にして高音の警報音とし、近くなるにつれて周波数を下げて低音としてもよく、要は警報音に高低の変化を付けることで自動車１０の接近を感じてもらうことにある。

　そして、音量で音質を変えるのであれば、検知対象が遠くにあるときには小さく、接近するにつれて音量を増大させる。そして、検知対象との距離が接近することで、警報音の周波数及び音量を同時に変化させてもよい。

　警報音は、連続した音とは限らず、断続的に発生させてもよい。その場合、検知対象の接近するにつれて、インターバルを短くすることで検知対象は危険を察知することができる。

　図３はコントロールユニット５の制御動作を説明するフローチャートである。この図３に基づいて上記構成の自動車接近警告システムの動作を説明する。

　先ず、コントロールユニット５のカメラ制御部５ａは、シフトポジションセンサ１６がシフトポジションの変化を検知したときに発生する信号の内容に応じて、自動車１０が前進であるのか又は後退であるのかを判別する（ステップＳ１）。そして、カメラ制御部５ａは、前進であるときには、フロントカメラ６、７を作動して、両方のカメラからの画像データを取り込む（ステップＳ２）。

　そして、コントロールユニット５の画像処理部５ｂは、パターンデータファイル５ａを参照して、カメラ６、７が捉えたそれぞれの画像にパターンマッチング処理を行って検知対象の輪郭を認識することで、検知対象が検出されているか否か判別をする（ステップＳ３）。

　この場合、図４に示すように、カメラ６が撮像した左画像（ａ）とカメラ７が撮像した右画像（ｂ）には、それぞれ左前方の歩行者２０を検知対象として共通に捉えているものとする。この場合、コントロールユニット５の距離検出部５ｃは、この２通りの画像で歩行者２０の位置を固定にして重ね合せることで視差画像を生成し、この画像から歩行者２０までの距離を演算により測定する（ステップＳ４）。

　図５は視差画像における両方のカメラ６、７から歩行者２０までの距離の関係を模式的に示す図である。この図５において、両方のカメラ６、１７の焦点位置ｆ１、ｆ２と歩行者２０の位置Ｏとを３つの頂点とする三角形ｔ１と、カメラ６の視差Ｄの両端と焦点位置ｆ１とを３つの頂点とする三角形ｔ２とは相似形であり、三角形ｔ１の高さ寸法をＬ（すなわち、歩行者２０までの距離）、三角形ｔ２の高さ寸法をＦ（すなわち、カメラの焦点距離）、カメラ６、７との間の距離をＡとすれば、（Ｌ／Ｆ）＝（Ａ／Ｄ）の関係式が成り立つ。このとき、視差Ｄは、画像データの画素数から求めることができ、この原理を基にして、歩行者２０までの距離Ｌを演算することができる。

　そして、コントロールユニット５の警報制御部５ｄは、歩行者２０までの距離Ｌが測定されると、このとき歩行者２０は自動車１０の左前方に位置しているためにスピーカ１３を選択して、歩行者２０までの距離Ｌに応じた指向範囲の角度で警報音を発するよう指向性切替部４Ａを制御する（ステップＳ５）。併せて、警報制御部５ｄは、その距離に応じた周波数や音量で警報音がスピーカ１３から発生するよう制御し、また警報音が断続音の場合には距離に応じたインターバルで発生するよう制御する。

　例えば、指向角度が歩行者２０までの距離Ｌが２０ｍ以下であると、警報制御部５ｄは、スピーカ１３の指向性の範囲の角度が３０度となるよう指向性切替部１６、１７を制御し、１０ｍまでになると６０度となるよう指向性切替部１６、１７を制御する。これにより、歩行者２０に接近すると、確実に警報音が認識できるように指向性の範囲を拡大する。同時に、警報制御部５ｄは、警報音の周波数を高くし又は／及び音量を増大させることで、より注意を促すことができる。したがって、歩行者２０までの距離が離れているときには、警報音が伝達する指向角度は小さいために、警報音が広い範囲で拡散することが抑止される。

　コントロールユニット５のカメラ制御部５ａは、シフトポジションセンサ１６からの信号によりシフトポジションがニュートラル又はパーキングの位置にあるかによって、自動車１０の停止を判別する（ステップＳ６）。そして、停止でないとき、コントロールユニット５は、ステップＳ１からの処理を繰り返す。したがって、警報制御部５ｄは、距離検出部５ｃが画像処理部５ｂからの画像データから歩行者２０との距離Ｌが２０ｍ以内に到達していることを検出したときには、指向性の範囲の角度が３０度で警報音が発生するよう制御して、さらに接近して距離Ｌが１０ｍ未満まで到達したときには、指向性範囲の角度を６０度に切り換えて警報音を発するよう制御する。

　一方、カメラ制御部５ａは、自動車１０が後退であることを判別すると（ステップＳ１の「ＮＯ」）、リアカメラ８を作動して後方の画像データを取り込む（ステップＳ７）。続いて、画像処理部５ｂは、パターンデータファイル５ａを参照して、リアカメラ８が捉えた画像にパターンマッチング処理を行い検知対象の輪郭を認識することで、検知対象の存在を判別する（ステップＳ８）。ここで、画像処理部５ｂが検知対象の存在を認識できない場合には、コントロールユニット５は、ステップＳ１からの処理となる。

　警報制御部５ｄは、後方に検知対象が存在しているときは、スピーカ１５から警報音を発するよう制御する（ステップＳ９）。そして、カメラ制御部５ａは、シフトポジションセンサ１６からの信号によりシフトポジションがニュートラル又はパーキングの位置にあることで、自動車１０の停止を判別すると（ステップＳ６の「ＹＥＳ」）、カメラ６、１７、１８の作動を停止させて、コントロールユニット５による制御は終了する。

　自動車１０が後退する場合は、殆どが駐車や車庫入れのときであるから検知対象の存在を確認できればよく、本例ではリアカメラ８は１台で検知対象との間の距離は測定していない。そのため、前述したように、スピーカの指向性の範囲の角度は６０度程度に固定しているが、リアカメラ８も左右にそれぞれ配置して、検知対象との距離Ｌに応じて指向性の範囲の角度を広狭調節が可能となるようにしてもよい。

　以上、本発明の実施形態に係る低騒音自動車１０の警告システムを説明したが、センサー装置２は、カメラに限定されずレーダセンサーであってもよい。レーダセンサーは、ミリ波レーダ、マイクロ波レーダ、レーザーレーダ、赤外線センサー、超音波センサーなどが使用できる。図１の構成でカメラ６、１７、１８に代えてミリ波レーダを用いたとき、ミリ波レーダは、３０ＧＨｚ乃至３００ＧＨｚのビーム波を発射し、ビーム波がターゲットとの衝突で反射した反射波を受信して距離検出部５ｃに出力する。距離検出部５ｃでは、ビーム波と反射波との時間のズレからターゲットとの間の距離Ｌを測定し、警報制御部５ｄは、この反射波を受信したミリ波レーダの位置に対応しているスピーカからその距離Ｌに応じた指向性範囲の角度で警報音を発するよう制御する。

　ところで、近年、道路交通の安全をより一層向上させるための自動運転システムの研究開発が進められているが、このシステムは、自動車が周囲の環境を認識して自動走行するものである。我が国では、自動車等の車輌の自動走行システムについて、その自動化レベルがレベル１からレベル４まで４段階に分けて定義されている。レベル１は、加速・操舵・制動のいずれかを自動車が行い、安全運転支援システムと呼ばれる。レベル２は、加速・操舵・制動の内複数の操作を同時に自動車が行い、準自動走行システム（半自動運転）と呼ばれる。レベル３は、加速・操舵・制動を全て自動車が行い、緊急時のみドライバーが対応する状態で、これも準自動走行システムと呼ばれる。レベル４は、加速・操舵・制動を全てドライバー以外が行い、ドライバーが全く関与しない状態で完全自動走行システムと呼ばれる。また、レベル２からレベル４までを自動走行システムとも呼んでいる（「ステップＳＩＰ（戦略的イノベーション創造プログラム）自動走行システム研究開発計画」、２０１４年１１月１３日、内閣府、政策統括官（科学技術・イノベーション担当））。ここで用いる「自動運転」の語句は、基本的に上記レベル１からレベル４までの全自動化レベルの自動走行を意味するものとする。

　このような、自動運転車においては、走行中の自動車の周囲の環境を認識するために、図２で示すようなカメラ６、７、８及び／又はレーダセンサーを備えている。したがって、低騒音の自動運転車にあっては、自動運転のためのカメラやレーダセンサーをセンサー装置２に利用することで、道路交通の安全性をさらに高めることができる。

　また、本発明の他の実施態様には、自動車が歩行者等の検知対象が保持している通信装置と通信することにより、検知対象の位置やその他の各種情報を取得することで当該検知対象に警報音を発生することができる。

　図６は、通信によって検出した検知対象に警報音を発生する自動車接近警告システムの概念図を示している。図６において、自転車の搭乗者２３に装着される通信カード２２には、通信チップとＧＰＳモジュールが組み込まれており、自動車２５が搭載している通信装置２６と通信を行う。したがって、この実施形態では、通信装置２６が自車両の周囲に存在する検知対象を検出するセンサー装置となる。この場合、通信装置２６と通信カード２２との通信は、直接又は道路に設置されたアンテナ３７を介して行う２通りの方式がある。

　通信カード２２は、通信装置２６との通信によりＧＰＳモジュールで取得した位置情報を送信する。そして、この実施形態でのコントロールユニット２７は、送信されてきた位置情報と自動車２５に搭載されているナビゲーション装置２８が検出している位置情報とを照合して相互間の距離を測定する距離検出部２７ａと、測定した距離に応じて当該スピーカからの指向性の広狭を調整して、警報音を放音するよう制御する警報制御部２７ｂを備える。

　また、警報音発生装置３１は、車体の前部の左右にそれぞれ配置される一対のパラメトリックスピーカ３２、３３と、後部の中央に配置される１個のパラメトリックスピーカ（図示せず）を配置して、且つスピーカ３２、３３の指向性の広狭を調整する指向性切替部３４、３５を備えている。

　上記構成で、コントロールユニット２７は、通信装置２６が人２３に装着されている通信カード２２との通信でその位置情報を取得すると、距離検出部２７ａは、送信されてきた位置情報と自動車２５に搭載されているナビゲーション装置２８が検出している位置情報とを照合して相互間の距離を測定する。

　図示の例では、通信装置２６は、自動車２５の進行方向の左側で通信カード２２が検出している。そして、距離検出部２７ａが自転車搭乗者２３までの距離が第１の所定距離まで到達していることを測定すると、警報制御部２７ｂは、スピーカ３２の指向性の範囲の角度が３０度となるよう指向性切替部３４を制御して、警報音源格納部３６の警報音源信号による警報音を放音するよう制御する。さらに、距離検出部２７ａが自転車搭乗者２３までの距離が第２の所定距離まで到達していることを測定すると、警報制御部２７ｂは、スピーカ３２の指向性の範囲の角度が３０度となるよう指向性切替部３４を制御して、警報音源格納部３６の警報音源信号を放音するようする。

　以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その技術的範囲内において、様々な変形又は変更を加えて実施することができる。

１　　自動車接近警告システム
２　　センサー装置
５ｃ　距離検出部
５ｄ　警報制御部
６、７　カメラ（ステレオカメラ）
８　　カメラ
１３、１４、１５　パラメトリックスピーカ
２６　通信装置
２７ａ　距離検出部
２７ｂ　警報制御部
３２、３５　パラメトリックスピーカ

Claims (5)

1. 　自車両の周囲に存在する検知対象を検出するセンサー装置と、
   　前記自車両の本体の異なる位置からそれぞれ車外に向けて放音するよう配置される複数のパラメトリックスピーカと、
   　前記センサー装置からの検出情報から前記自車両を基準とする前記検知対象の方向及びそれとの距離を検出する距離検出部と、
   　前記検知対象が検出されたとき、検出された方向に位置する前記スピーカを選択すると共に、前記距離に応じて当該スピーカからの指向性の広狭を調整して、警報音を放音するよう制御する警報制御部と、
   を備えたことを特徴とする自動車接近警告システム。
2. 　前記警報制御部は、前記距離に応じて前記警報音の周波数や音量、また断続音の場合にはインターバルを変えて放音するよう制御することを特徴とする請求項１に記載の自動車接近警告システム。
3. 　前記センサー装置は、一対のカメラで成るステレオカメラから構成されて、前記距離検出部は、両方の前記カメラの撮像画像から生成される視差画像から前記検知対象との距離を検出することを特徴とする請求項１に記載の自動車接近警告システム。
4. 　前記センサー装置は、レーダセンサーで構成されて、前記距離検出部は、前記レーダセンサーが前記検知対象への照射波に対する前記レーダセンサーへの反射波により前記距離を検出することを特徴とする請求項１に記載の自動車接近警告システム。
5. 　前記センサー装置は、前記検知対象の位置情報を通信により受信する通信装置であって、前記距離検出部は、前記検知対象が発する位置情報から前記距離を検出することを特徴とする請求項１に記載の自動車接近警告システム。

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